专利名称：基于运转模式的燃烧钉枪的马达控制的制作方法
基于运转模式的燃烧钉枪的马达控制相关申请本申请按照35USCS120条要求2005年11月17日提交的美国第60/737,681 号专利申请的优先权。 技术领域背景技术本发明 一般涉及用于将紧固件驱动到工件中的紧固件驱动工具，并特别地 涉及燃烧动力的紧固件驱动工具，也称为燃烧工具或燃烧钉枪。在驱动紧固件到工件中的技术中，燃烧动力钉枪是已知的，并且例子在共 同受让给Nikolich的美国专利第Re32，452号和美国专利第4,522,162; 4,483,473; 4,483,474; 4,403,722; 5,197,646; 5,263,439以及5,713,313号中已 作说明，所有以上专利在此结合作为参考。类似的燃烧动力钉和主要驱动工具 可从ITW-Paslode of Vernon Hills, Illinois以IMPULSE⑧和PASLODE⑧的商标 购得。这种钉枪的壳体包含一个小型内燃机或动力源。该发动机由罐装增压燃料 气，也称为燃料箱，提供动力。电池动力电子配电部件产生点火火花，位于燃 烧室内的风机提供腔室内的有效的燃烧，同时也促进了装置的燃烧操作的辅助 过程。这种辅助过程包括在腔室内混合燃料和空气，形成湍流以加快燃烧过 程，用新鲜空气排出燃烧副产物，并冷却发动机。发动机包括往复运动活塞， 该往复运动活塞具有配置在气缸体内的延伸的刚性驱动片。阀套关于气缸轴向往复运动，并通过连接件当工作接触件在该连接件的未 端相对于工件被按压时，阀套移动以关闭燃烧室。该按压动作还触发燃料计量阀以将特定体积的燃料引入关闭的燃烧室内。通过拉动触发开关，产生火花以点燃发动机的燃烧室内的装入气体，结合 在一起的活塞和驱动片被强制向下冲击定位的紧固件并驱使其进入工件。然后3通过由气缸内残余燃气的冷却所产生的气压差，活塞返回到其初始或预点火位 置。紧固件以暗盒式送进护鼻，在此它们被保持在恰当的定位方向上以接收驱 动片的冲击。如上所述类型的钉枪以连续的或重复的点火模式运转(也称为连续的或重 复的模式)，其中的每一种模式对发动机或燃烧动力源提出独特的运转要求。在顺序模式的情况下，紧固操作需要通过操作者预定动作来定位和操作工具。 这反过来给予发动机运转过程的执行以更多的时间。这种过程包括阀套的关 闭、风机马达的启动和加速、燃料喷射、燃料混合、点火、燃烧和驱动冲程、 活塞返回、阀套的打开、和用新鲜空气排出并更换废气。随着为全进程所设置的必要时间的完成，实现了可重复的钉^r性能。在重复点火模式的情况下，有效地减少了循环运转的时间，这能引起不规 则的钉枪运转。由于不恰当的废气排出、不足够的混合时间、和/或不充分的 影响燃烧的湍流，这会产生贫的燃料/空气混合物。因此，需要根据钉枪运行模式改进燃烧钉枪的循环运转。发明内容上述所列需求通过基于运转模式的燃烧钉枪的马达控制得以满足或超越， 所述运转模式具有根据相应的钉枪运转模式提供风机马达性能的控制系统。当 该钉枪以连续点火模式运转时，马达运转参数不同于重复点火运转模式期间的 运转参数。更具体地说，在该优选实施例中，当重复点火模式被触发时本控制 系统把风机的动力设为ON。该驱动由控制工具的运转开关来完成，比如通过 扳机或腔室/头部开关驱动的结合。可选择地，该驱动可用手动开关完成。该重复点火运转^^莫式一开始动力就设为ON的马达允许马达加速到运转的转速， 并促进快速燃料/空气混合为第一次预定运转作准备。本控制系统的另 一方面 是风机马达在重复点火运转模式下比在连续点火运转模式下以更高的转速运转。更具体地说，设置用于在连续和重复模式之一中有选择地运转的燃烧钉枪 包括至少部分地形成燃烧室的内燃机，与燃烧室相关的风机马达和用于控制钉 枪的运转的控制系统，该控制系统设置用于当钉枪以顺序模式运转时为风机马达以第一速度提供动力，并当该钉枪以重复模式运转时以第二速度提供动力。
图1是包括本风机马达控制系统的紧固件驱动工具的前透视图； 图2是图1所示在静止位置的工具的一部分的垂直横断面。
具体实施方式
现在参照图1和2，燃烧动力紧固件驱动工具，亦称燃烧钉枪，结合本控 制系统总体标示为10,并优选为以上所列的并在本申请中结合作为参考的专 利中详细说明的一^殳类型。工具IO的壳体12在壳体主腔室16内包含一个独 立的内部动力源14 (图2)。如在常规燃烧工具中，动力源或内燃机14由内部 燃烧提供动力并包括与气缸20相通的燃烧室18。往复运动地设置在气缸20 内的活塞22与驱动片24的上端连接。如图2所示，活塞22的往复运动的上 限称为预点火位置，其只在点火之前产生，在此燃烧气体的点燃促使驱动片 24的向下驱动以冲击紧固件(未示出)。根据选定的运转模式，当钉枪IO处于顺序模式时，通过压下与触发开关 (未示出，术语扳机和触发开关在这里可交替使用)关联的扳机26,操作者 促使燃烧室18内燃烧，导致驱动片24通过护鼻28被有力地向下驱动(图1 )。 护鼻28引导驱动片24撞击已经由紧固件盒30送入护鼻中的紧固件。与护鼻28邻接的是工件接触件32,接触件32通过连接件34与往复运动 的阀套36相连，岡套36的顶端部分地形成燃烧室18。相对工件接触件32沿 如图1所示向下的方向(其它运转方向被预期作为已知技术)压下工具外壳 12，导致工件接触件从静止位置移动到预点火位置。该移动克服了由弹簧38 引起的工件接触件32的通常的向下偏斜的定向(如图1中隐藏显示)。可预期 弹簧38的其它位置。通过连接件34，工件接触件32与阀套36连接，并与其往复移动。在静 止位置(图2)，燃烧室18没有封闭，因为具有环形隙40,该环形隙40包括 隔开阀套36和容纳火花塞46的气缸盖42的上隙40U,和隔开阀套36和气缸 20的下隙40L。腔室开关44位于阀套36的附近以监控其位置。在本工具10的优选实施例中，气缸盖42还是至少一个冷却风扇48和延伸到燃烧室18中 的相应的风机马达49的固定点(如本领域已知的和在以上作为参考结合的专 利中描述的那样)。在图2描述的静止位置中，由于燃烧室18没有在气缸盖 42和气缸20之间封闭，且腔室开关44打开，工具10不能点火。当操作者相对工件按压工件接触件32时，能够点火。这一动作克服了弹 簧38的偏置力，导致阀套36相对于外壳12向上移动，关闭间隙40U和40L, 密封燃烧室18并激活腔室开关44。该动作也使得计量的燃料量从燃油罐50 (示出一部分)释放进燃烧室18。在顺序运转模式中，拉动扳机26,火花塞46被激发，点燃燃烧室18中 的燃料和空气混合物并将活塞22和驱动片24朝等待进入工件的紧固件向下发 送。在被称为重复点火的可选择运转模式中，由于扳机26已被拉动且对应的 开关关闭，点火由腔室开关44的关闭启动。随着活塞22向气缸20下方移动， 活塞推动空气涌流通过至少一个膜瓣、簧片或止回阀52和位于活塞位移以外 的至少一个排气孔53排出(图2)。在活塞冲程的底部或活塞行程距离的最大 处，如本领域已知的，活塞22冲击弹性緩冲器54。随着活塞22超过排气止 回阀52，高压气体从气缸20排出。由于残余气体的冷却，在气缸20中产生 的内部压差导致活塞22被强制返回图2所示的预点火位置。现在参照图1和2，为了适应这些设计问题，本工具10优选地装有燃烧 室控制装置，通常标识为60,配置成用于直到活塞22返回到预点火位置前防 止阀套36从关闭位置或点火位置的往复移动。控制装置60的这种保持或锁定 作用至少在活塞22回到预点火位置所需要的最小周期的时间内M作用的。 因此，使用者以重复循环模式利用工具10能从紧固件刚被驱动的工件上提起 工具，并开始重定位工具进行下一个点火循环。由于重复循环运转固有的点火 循环时间较短，所以锁定装置60确保燃烧室18在工具重定位期间是保持封闭 的，并保持气压差以使活塞22在会中断活塞返回的腔室18过早打开之前返回。 应该理解，所示的锁定装置60仅是能被用于执行相同功能的许多类型的类似 装置中的示例。更具体地，参照图2，燃烧室控制装置60包括配置用于啮合卡爪64的电 磁体62，该卡爪64相对于阀套36横向往复运动以在指定时间段内阻止阀套的运动。该时间段由包含在中央处理器或控制模块67 (隐藏显示)中的控制 程序66 (图1 )控制，控制模块67 —般放置在外壳12的手柄部分68中(图 1)。控制程序66、 CPU67以及相应的导线和元件共同称为控制系统。把2005年1月3日提交的美国专利申请第11/028,450号结合作为参考， 可知配置该控制系统以使使用者能通过扳机26和/或腔室开关44的操作在顺 序模式和重复模式运转之间进行选择。更具体地说，如果操作钉枪以使腔室开 关44在扳机26之前关闭，则钉枪10以顺序模式运转。可选择地，如果扳机 26以指定的模式被触发或拉动和释放，比如在500微秒内有两次扳机操作， 且此后与打开的腔室开关44保持触发状态，4T枪被选定以重复运转模式运转。如在引用的第11/028,450号申请中详细描述的那样，工具10默认设定为 以顺序点火模式运转，并鉴于在此结合引用的专利以本领域通常已知的模式运 转。运转周期以阀套36和工件接触件32处于静止位置、扳机26被释放开始。 在这种状态下，所有工具的功能被停止。将钉枪IO转换到点火模式(或者顺 序或重复循环)，程序66监视开关是否有动作发生，直到开关中的一个关闭。 如果该腔室开关44在使用者启动运转周期的开始就关闭，则随后对扳机26 的拉动引起钉枪发动机的顺序运转。如果腔室开关44早于扳机26的拉动而被 释放，没有与燃烧周期相关的运转发生，程序66重新开始监控开关。另一方面，如果腔室开关44打开且扳机26被关闭或拉动，则控制程序 66寻找开始请求并保持重复循环运转。特别地，控制程序66的一个重要特征 是扳机26需要在500微秒内完全闭合、完全释放并再次完全闭合，以将工具 10置入重复循环才莫式。此后，为保持重复循环运转， 一旦模式已被选定，扳 机26必须保持压下或拉动以保持该重复循环模式。如果在重复循环期间，没 有腔室动作在预定时间内发生，比如5秒内，程序66中止那种运转模式并在 所有腔室开关44和扳机26打开后重新开始运转。作为取决于腔室开关44或扳机26的状态的运算模式的自动选择的替代方 案，也可预期设置与控制程序66连接的外部开关70 (图1 )。开关70被使用 者触发以控制4丁枪10的运转模式(顺序/重复)。本钉枪10的一个重要特点是配置控制系统以使风扇马达49在重复运转模 式开始时动力提供为ON。这一特点允许马达适合加速运转的速度的节拍并促进燃料/空气的快速混合为第 一预定运转作准备。另外的特点是对于马达49，在重复循环运转期间以与在顺序运转相比不 同的速度运转风机的转速。更具体地说，控制程序66在重复点火比在顺序模 式期间以更高的速度操作风机马达49。这是由于在重复运转期间，循环间隔 时间减少，增加的风机马达的转速补偿这一减少。同样，更高的风机马达的转 速将减少燃料/空气的混合时间和任何随之发生的点火延迟。进一步地，废气 的排出和用新鲜空气的更换将在更短的时间内发生。最后，增加的转速产生更 多通过钉枪10的冷却风流(CFM)以将工具工作温度保持在可接受的程度。 这将补偿能发生在快速和反复出现钉枪运转期间的发动机的热效应的增加。风机马达所考虑的每分钟转速范围对于顺序点火运转在大概 IO，OOO隱12,000的范围，对于重复运转为12,000-15，000。在该优选实施例中， 控制系统运转风机马达的转速在相对固定的，顺序运转为10,500转/分，重复 运转为13,000转/分。但是，可以理解这些值，和上述转速范围一样，可以变 化以适合应用、特别的钉枪或钉枪所要求的运转条件。预计在重复循环运转中 的风机马达的速度比在顺序点火模式中快大约20-50% 。尽管两种模式能以与重复循环相关的更高值运转，但由于会导致过大的电 池消耗、更多污物的吸入以及马达组件磨损的增加，所以不优选这种运转。因此，可以看到，本钉枪包括为每种钉枪运转模式提供有区别的风机马达 运转参数的改进的控制系统。本马达控制提高了可重复的钉枪性能并为包括废 气的排出和发动机运转温度的降低的重复循环运转的运转需要作补偿。已在此描述了燃烧钉枪的基于运转模式的马达控制的具体实施例，本领域 技术人员可以理解此外作出的变化和改进在其更宽的方面和如以下权利要求 所述没有脱离本发明。
权利要求
1.一种燃烧钉枪，设置用于有选择地以顺序模式和重复模式中的一种来运转，包括至少部分地形成燃烧室的内燃机，和与所述燃烧室关联的风机马达；用于控制该钉枪的运转的控制系统，所述控制系统设置成当所述钉枪以顺序模式运转时向所述风机马达以第一速度提供动力，当所述钉枪以重复模式运转时以第二速度提供动力。
2. 如权利要求1所述的燃烧钉枪，其中所述第一速度比所述第二速度慢。
3. 如权利要求1所述的燃烧钉枪，其中所述钉枪通过外部开关在顺序运 转和重复运转之间选择运转模式。
4. 如权利要求1所述的燃烧钉枪，其中所述钉枪通过连续激活常规工具 功能而在顺序运转和重复运转之间选择运转模式。
5. 如权利要求4所述的燃烧钉枪，其中所述工具功能与触发开关动作和 腔室开关动作中至少一个的操作结合。
6. 如权利要求1所述的燃烧钉枪，其中所述第二速度比所述第一速度快 大约20-50 % 。
7. 如权利要求1所述的燃烧钉枪，其中所述第一速度的大概范围为 10，000-12,000转/分，所述第二速度的大概范围为12,000-15,000转/分。
8. 如权利要求7所述的燃烧钉枪，其中所述第一速度优选为10,500转/ 分，所述第二速度优选为13,000转/分。
9. 一种燃烧钉枪，设置为用于有选择地以顺序模式和重复模式中的一种 来运转，包括至少部分地形成燃烧室的内燃机，和与所述内燃机关联的相应的风机马 达，以使由所述马达提供动力的风机凸出进入所述燃烧室；用于控制所述钉枪的运转的控制系统，所述控制系统设置成使使用者在所 述顺序模式和所述重复模式中选择一种运转模式，所述系统还设置成在选择所 述重复模式时使所述风机马达的动力提供为ON。
10. 如权利要求.9所述的燃烧钉枪，其中所述控制系统设置成以当所述钉 枪以顺序模式运转时所述风机马达以相对较慢的速度提供动力，并且当所述钉 枪以重复模式运转时以相对较快的速度提供动力。
全文摘要
一种设置用于有选择地运转顺序和重复模式中的一种的燃烧式钉枪(10)包括至少部分地形成燃烧室(18)的内燃机(14)，与燃烧室相关的风机马达(49)和用于控制钉枪的运转的控制系统(66)，该控制系统设置用于当钉枪以顺序模式运转时为风机马达以第一速度提供动力，并当该钉枪以重复模式运转时提供第二速度。
文档编号B25C1/08GK101331004SQ200680046787
公开日2008年12月24日 申请日期2006年10月6日 优先权日2005年11月17日
发明者拉里·M·莫勒 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司